JP2009525584A - Large area organic electronic device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
有機電子デバイスの製造方法が提供される。具体的には、活性ポリマー層を有する有機エレクトロルミネセントデバイスの製造方法が提供される。活性ポリマー層を、マイクログラビア塗工のようなウェブコーティング法で配置する。活性ポリマー層を溶剤ワイピング法でパターニングする。
【選択図】 図5A method of manufacturing an organic electronic device is provided. Specifically, a method for producing an organic electroluminescent device having an active polymer layer is provided. The active polymer layer is placed by a web coating method such as microgravure coating. The active polymer layer is patterned by a solvent wiping method.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、大面積有機電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a large area organic electronic device.
電気エネルギーから光を発生する大面積半導体有機系デバイス(光源)と、光から電気エネルギーを発生するデバイス(光起電力装置)は、様々な用途に使用することができる。例えば、蛍光発光などの伝統的な区域光源に匹敵する、高効率な光源の開発が続けられている。発光ダイオードなどのエレクトロルミネセント装置は、これまで、インジケータ照明や数字ディスプレイ用に実用化されているが、発光ダイオード技術の進歩につれて、このような技術を区域照明に使用する利益が増大している。発光ダイオード(LED)及び有機発光ダイオード(OLED)は、電気エネルギーを光に変換する固体半導体装置である。LEDは電気エネルギーを光に変換するのに無機半導体層を使用し、一方OLEDは電気エネルギーを光に変換するのに有機半導体層を使用する。一般に、OLEDを製造するには、2つの導体又は電極間に多数の有機薄膜層を配置する。通常、電極層及び有機層は2つの基板間に配置される。電流を電極に流すと、光が発生する。伝統的なLEDとは異なり、OLEDは低コストな大面積薄膜堆積法を用いて加工することができる。OLED技術は超薄発光ディスプレイの作製に、また他の大面積用途に適している。OLEDを用いる汎用的な区域照明を実現するために、活発な開発が行われてきた。 A large-area semiconductor organic device (light source) that generates light from electrical energy and a device (photovoltaic device) that generates electrical energy from light can be used in various applications. For example, the development of highly efficient light sources comparable to traditional area light sources such as fluorescent emission continues. Electroluminescent devices such as light emitting diodes have been put into practical use for indicator lighting and numeric displays so far, but as light emitting diode technology advances, the benefits of using such technology for area lighting are increasing. . Light emitting diodes (LEDs) and organic light emitting diodes (OLEDs) are solid state semiconductor devices that convert electrical energy into light. LEDs use inorganic semiconductor layers to convert electrical energy to light, while OLEDs use organic semiconductor layers to convert electrical energy to light. In general, to manufacture an OLED, a large number of organic thin film layers are disposed between two conductors or electrodes. Usually, the electrode layer and the organic layer are disposed between two substrates. Light is generated when a current is passed through the electrodes. Unlike traditional LEDs, OLEDs can be processed using low cost large area thin film deposition methods. OLED technology is suitable for making ultra-thin light emitting displays and for other large area applications. Active developments have been made to achieve general purpose area lighting using OLEDs.
光起電力(PV)装置は、LED装置と同様の材料とコンセプトを用いて作製することができる。半導体PV装置は一般に、日光などの光源からの光子の吸収後に形成される電子−正孔対の分離に基づく。通常電界を与えて、電荷の分離を容易にする。電界は、金属−半導体界面にビルトイン電圧が存在するショットキー接触から、或いはp型及びn型半導体材料間のpn接合から生じる。このような装置は普通、単結晶、多結晶又はアモルファス構造のいずれともすることができる無機半導体、特にケイ素から製造される。通常、光子変換効率が比較的高いのでケイ素を選択する。しかし、ケイ素技術は高コストと複雑な製造プロセスを組み合わせたもので、得られる装置はその装置が発生するパワーと比べて高価である。 Photovoltaic (PV) devices can be made using similar materials and concepts as LED devices. Semiconductor PV devices are generally based on the separation of electron-hole pairs formed after absorption of photons from a light source such as sunlight. A normal electric field is applied to facilitate charge separation. The electric field arises from a Schottky contact where a built-in voltage exists at the metal-semiconductor interface or from a pn junction between p-type and n-type semiconductor materials. Such devices are usually made from inorganic semiconductors, particularly silicon, which can be either single crystal, polycrystalline or amorphous structures. Usually, silicon is selected because the photon conversion efficiency is relatively high. However, silicon technology combines high cost with complex manufacturing processes, and the resulting device is expensive compared to the power it generates.
OLEDと同じく、有機光起電力(OPV)装置は、活性な半導体有機材料に基づくものであるが、最近、有機半導体材料の進展の結果として、より注目を集めており、大面積用途に益々使用されるようになっている。これらの材料では、以前のOPV装置では達成できなかった良好な効率が保証される。代表的には、OPV装置の活性成分は、2つの導体又は電極間に配置された2つ以上の有機半導体材料層である。少なくとも1つの有機半導体材料層は電子受容体であり、少なくとも1つの有機材料層は電子供与体である。電子受容体は、その高い電子親和性により隣接する別の材料から電子を受け取ることができる材料である。電子供与体は、その低いイオン化ポテンシャルにより隣接する材料から正孔を受けとることができる材料である。有機光導電性材料が光子を吸収すると、束縛された電子・正孔対が形成され、この電子・正孔対を解離しないと、電荷収集が起こりえない。分離された電子と正孔はそれぞれの受容体(半導体材料)中を移動し、反対側電極に収集される。 Like OLEDs, organic photovoltaic (OPV) devices are based on active semiconductor organic materials, but have recently gained more attention as a result of advances in organic semiconductor materials and are increasingly used for large area applications. It has come to be. These materials guarantee good efficiency that could not be achieved with previous OPV devices. Typically, the active component of an OPV device is two or more layers of organic semiconductor material disposed between two conductors or electrodes. At least one organic semiconductor material layer is an electron acceptor and at least one organic material layer is an electron donor. An electron acceptor is a material that can accept electrons from another adjacent material due to its high electron affinity. An electron donor is a material that can accept holes from adjacent materials due to its low ionization potential. When the organic photoconductive material absorbs photons, bound electron / hole pairs are formed, and charge collection cannot occur unless these electron / hole pairs are dissociated. The separated electrons and holes move through the respective acceptors (semiconductor materials) and are collected by the opposite electrode.
PV装置に組み込まれている有機半導体材料の特定の層はOLED装置に組み込まれている有機材料の特定の層とは異なることがあるが、OPV装置とOLED装置の構造の類似から同じような設計及び製造上の課題がある。1例を挙げると、OLED装置の製造に用いられる技術はOPV装置の製造にも用いることができ、その逆もある。したがって、大面積OLED装置及び大面積OPV装置の製造について考えると、同様の問題や課題が認められる。 The specific layer of organic semiconductor material incorporated in the PV device may differ from the specific layer of organic material incorporated in the OLED device, but similar design due to the similar structure of the OPV device and the OLED device And there are manufacturing issues. As an example, the techniques used to manufacture OLED devices can also be used to manufacture OPV devices, and vice versa. Therefore, similar problems and issues are recognized when manufacturing large area OLED devices and large area OPV devices.
OLED、OPVなどの大面積有機電子デバイスを製造する場合の1つの課題は、活性ポリマー層をどう配置するかである。例えば、OLEDは通常、2つの電極間に発光層、電子輸送層及び正孔輸送層を含む。このような有機エレクトロルミネセント層を大面積に適用する通常の方法は、高い加工コストと加工制約のため、高価である。活性ポリマー層を配置する普通の方法は、高速で回転する基板上に液体膜を広げるスピンコーティング法である。しかし、このアプローチは、スピン室の寸法制約のため小面積皮膜に限定される。さらに、スピンコーティングはバッチ操作である。スピンコーティング法では、コーティング溶液の99%以上が無駄になり、その結果材料コストが高くなる。 One challenge in manufacturing large area organic electronic devices such as OLEDs and OPVs is how to arrange the active polymer layer. For example, an OLED typically includes a light emitting layer, an electron transport layer, and a hole transport layer between two electrodes. The usual method of applying such an organic electroluminescent layer to a large area is expensive due to high processing cost and processing restrictions. A common method of placing the active polymer layer is spin coating, which spreads a liquid film on a rotating substrate at high speed. However, this approach is limited to small area coatings due to spin chamber dimensional constraints. Furthermore, spin coating is a batch operation. In the spin coating method, 99% or more of the coating solution is wasted, resulting in high material costs.
大面積有機電子デバイスの製造と関連する別の設計上の課題が、活性ポリマー層のパターニングにある。デバイス設計仕様に適合させるとともに、デバイス歩留まりを高くするために、活性ポリマー層を含む有機層をしばしば種々のテキスチャ、トポグラフィ及び幾何形状にパターニングする。活性ポリマー層のパターニングは、従来、レーザアブレーションを用いて行われており、この場合パターニングフォトマスクでパターニングすべき区域を覆い、残りの区域をレーザビームを用いて選択的にエッチングする。このような有機電子デバイスにおける活性層のパターン形成に関連した1つの問題は、このプロセスがプラスチック基板に適合しないことである。レーザビームはかなりの局部的な熱を発生し、電極材料とその下側のプラスチック基板の熱膨張係数との大きなミスマッチのせいで、その熱が基板にダメージを与えるおそれがある。さらに、本プロセスは極端に遅く、高価であり、また大きな試料に対して、或いは実地作業で簡単に実施することができない。
したがって、大面積有機電子デバイスの製造において優れた成膜及びパターニング方法が必要とされている。 Therefore, there is a need for excellent film formation and patterning methods in the manufacture of large area organic electronic devices.
本発明の1実施形態によれば、有機電子デバイスの製造方法が提供される。本方法は、ウェブコーティング法で第1活性ポリマー層を第1電極上に配置する工程、ウェブコーティング法で第2活性ポリマー層を第1活性ポリマー層上に配置する工程、さらに溶剤ワイピングによって第1及び第2活性ポリマー層の少なくとも1つをパターニングする工程を含む。 According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing an organic electronic device is provided. The method includes a step of disposing a first active polymer layer on the first electrode by a web coating method, a step of disposing a second active polymer layer on the first active polymer layer by a web coating method, and a first step by solvent wiping. And patterning at least one of the second active polymer layers.
本発明の別の実施形態によれば、有機電子デバイスの大面積配列体の製造方法が提供される。本方法は、可撓性基板上に導電層を配置する工程、導電層をパターニングして複数の電気的に分離された導電領域を形成する工程、ウェブコーティング法によって第1活性ポリマー層を導電層上に、導電層全体を第1活性ポリマー層で覆うように配置する工程を含む。本方法は、さらに、第1活性ポリマー層をパターニングして複数の分離された第1活性ポリマー領域を形成する工程を含み、この際、複数の分離された第1活性ポリマー領域のそれぞれが複数の電気的に分離された導電領域の対応する1つの少なくとも一部分を覆うようにパターニングし、またパターニングを溶剤ワイピングによって行う。 According to another embodiment of the present invention, a method for producing a large area array of organic electronic devices is provided. The method includes the steps of disposing a conductive layer on a flexible substrate, patterning the conductive layer to form a plurality of electrically isolated conductive regions, and applying a first active polymer layer to the conductive layer by a web coating method. And a step of disposing the entire conductive layer so as to cover the first active polymer layer. The method further includes patterning the first active polymer layer to form a plurality of separated first active polymer regions, wherein each of the plurality of separated first active polymer regions includes a plurality of separated first active polymer regions. Patterning is performed to cover at least a portion of a corresponding one of the electrically isolated conductive regions, and the patterning is performed by solvent wiping.
本発明の他の実施形態によれば、有機発光ダイオードシステムの製造方法が提供される。本方法は、複数の第1電極がパターニングされた可撓性基板上に正孔輸送層を配置する工程を含み、この際、ウェブコーティング法で正孔輸送層を配置する。本方法は、さらに、溶剤ワイピングによって正孔輸送層をパターニングする工程、ウェブコーティング法で発光ポリマー層を正孔輸送層上に配置する工程、溶剤ワイピングによって発光ポリマー層をパターニングする工程を含む。 According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing an organic light emitting diode system is provided. The method includes a step of disposing a hole transport layer on a flexible substrate on which a plurality of first electrodes are patterned. At this time, the hole transport layer is disposed by a web coating method. The method further includes patterning the hole transport layer by solvent wiping, placing the light emitting polymer layer on the hole transport layer by web coating, and patterning the light emitting polymer layer by solvent wiping.
本発明の上記その他の特徴、観点及び利点が一層よく理解できるように、以下に添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面中同一符号は同じ部品を示す。 In order that the above and other features, aspects and advantages of the present invention may be better understood, embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same parts.
まず図1に有機デバイス12の配列体10を示す。配列体10に含まれる有機デバイス12の数はいくつでもよい。さらに、配列体10は後述するように有機デバイス12の大面積配列体として使用するように構成できる。ここで用いる用語「構成する」、「配設する」(される)などは、ある要素の寸法もしくは配置が特定の構造を形成するか、特定の結果を達成するようになっているか、ある要素がそのように製造されていることを意味する。有機デバイス12は、例えば有機光起電力デバイス(OPV)でも、有機発光ダイオード(OLED)でもよい。上述したように、有機デバイスの製造方法は、デバイスの種類に関わりなく、同様である。周知のように、電極の特定の材料層及び配線(インターコネクション)は様々であるが、層の成膜及びパターニングには同様の技法を用いることができる。
First, FIG. 1 shows an
配列体10の有機デバイス12それぞれを可撓性透明材料のフィルム又はシート上に製造することができる。可撓性透明材料は配列体10用の基板14を形成するように構成することができる。可撓性基板14は、任意適当な材料、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(例えばLexan)、ポリマー材料(例えばMylar)、ポリエステル、金属ホイルなどから形成することができる。1実施形態では、基板14は高融点を有する材料から形成し、これにより高い加工温度(例えば>200℃)を可能にする。さらに、基板14は透明であるのが有利であり、可視光の透過率が高い(例えば透過率>85%)。さらに、基板14は、例えば高い衝撃強さ、難燃性及び熱成形性を有する材料から形成するのが有利である。
Each
1実施形態では、基板14は、例えば長さ約4フィート、幅約1フィートとすることができる。当然ながら、これ以外の望ましい寸法の基板14を使用してもよい。基板14は厚さ約1〜125ミルの範囲とすることができる。一般に、厚さ10ミル未満の材料を「フィルム」と表現し、一方厚さ10ミル超えの材料を「シート」と表現することができる。基板14はフィルムもしくはシートいずれでもよい。さらに、これらの用語は特定の厚さを暗示しているものの、ここでは互換可能な用語として用いる。したがって、いずれの用語を用いてもそれぞれの材料の厚さを限定するつもりはなく、場合により便宜的に用いている。一般に、より薄い基板14はより軽量かつより安価な材料となる。しかし、より厚い基板14はより高い剛性を与え、したがって大面積有機デバイスにふさわしい構造的支持を与える。したがって、基板14の厚さは特定の用途に依存する。
In one embodiment, the
本発明の特定の実施形態によれば、基板14が可撓性で、例えばロールから繰り出すことができるのが有利である。また、基板14用のロールを用いることで、活性部分の大容量、低コスト、リール−リール間加工及び作製が可能になる。ロールは、例えば幅1フィートとすることができる。基板14を特定の用途に合った長さにカットしてもよい。
According to a particular embodiment of the invention, it is advantageous that the
当業者に明らかなように、大面積用途の場合、有機電子デバイス12を配列してパターン又は配列体を形成する。即ち、配列体をパターニングもしくは「ピクセル」化して、個別の電気的に分離されたパッチ又は「ピクセル」の緻密な層を形成する。各個別デバイス12の1つ又は複数の層をピクセル化することにより、上下電極間の短絡が、配列体全体を短絡するのではなく、短絡されたピクセルだけに作用する。このような方法は有機電子デバイスの完全な破損を緩和することが知られており、以下に詳述する。
As will be apparent to those skilled in the art, for large area applications, the organic
ここで図2を参照すると、図1の切断線2−2に沿って見た有機電子デバイス12の簡単な断面図を示す。図2の有機電子デバイス12は、例えば配列体10の単一ピクセルの表示である。本実施形態では、有機電子デバイスはOLEDを構成する。前述したように、有機電子デバイス(OLED)12は基板14、第1電極16、活性ポリマー層18及び20、及び第2電極22を含む。第1電極16はOLEDのアノードを形成するよう構成され、透明な導電性酸化物(TCO)、例えばインジウム錫酸化物(ITO)を含有することができる。透明ITOは、ロール−ロール間加工法を用いて可撓性透明基板14上に配置することができる。例えば、第1電極16をスパッタリング法によって配置して、約50〜250nmの範囲の厚さに設層することができる。第1電極16の光透過比が0.8以上であるのが好ましい。
Referring now to FIG. 2, a simplified cross-sectional view of the organic
第2電極22はカソードを形成するよう構成される。第2電極22は、例えばカソードアクチベータNaFを添加したアルミニウムフィルムから形成することができる。或いは、第2電極22は、例えばカルシウム、マグネシウム又は銀を含有することができる。第1電極16と同様、第2電極22もスパッタリング法によって配置して、例えば約50〜250nmの範囲の厚さに設層することができる。下方取出しOLEDデバイスの場合、第2電極22が反射性で、衝突する光を(光を周囲環境に取出す)デバイスの前面に向かって反射するのが有利である。周知のように、電圧電位を第1電極16と第2電極22間にかけると、活性ポリマー層18及び20から光が発光される。或いはまた、両電極を透明にして透明な発光デバイスを実現したり、上取出しOLEDの場合、底部電極を反射性、頂部電極を透明にすることもできる。
The
前述したように、多数の活性ポリマー層を第1電極16と第2電極22の間に配置することができる。OLEDデバイスの場合、活性ポリマー層は、代表的にはキシレン溶液からの、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレンなどの有機発光性ポリマーの層数層を含む。当業者に明らかなように、層の配置数及び有機ポリマーの種類は用途に応じて変わる。1実施形態のOLEDデバイスの場合、活性ポリマー層20はポリフルオレンのような発光性ポリマー(LEP)を含有し、活性ポリマー層18はポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS)のような正孔輸送層を含有することができる。なお、他の発光性ポリマー及び正孔輸送もしくは電子輸送層を用いてもよい。さらに、OLEDデバイスに追加の活性ポリマー層を用いることができる。
As described above, multiple active polymer layers can be disposed between the
有機電子デバイス12がOPVデバイスである場合、活性ポリマー層18及び20に用いる有機材料の種類は、OLEDデバイスに関して前述したものとは異なるものとすることができる。OPVデバイスは、前述したように、電荷の電極への輸送を増進する1つ又は2つ以上の層を含む。例えば、OPVデバイスでは、活性ポリマー層18及び20は電子供与体材料及び電子受容体材料を含むことができる。電子供与体層は、例えば、金属を含まないフタロシアニン;銅、亜鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、鉛、鉄、アルミニウム、インジウム、チタン、スカンジウム、イットリウム、セリウム、プラセオジウム、ランタン、ネオジウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムを含有するフタロシアニン色素;キナクリドン色素;インジゴ及びチオインジゴ色素;メロシアニン化合物;シアニン化合物;スクアリウム化合物;ヒドラゾン;ピラゾリン;トリフェニルメタン;トリフェニルアミン;共役導電性ポリマー、例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリ(フェニレンビニレン)、ポリ(チエニレンビニレン)、ポリ(イソチアナフタレン);及びポリ(シラン)を含有することができる。さらに、電子供与体材料には、正孔輸送材料、例えばトリアリールジアミン、テトラフェニルジアミン、芳香族第3級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、及びポリチオフェンも挙げられる。
If the organic
OPVデバイスにおける電子受容体材料には、例えばペリレンテトラカルボキシジイミド、ペリレンテトラカルボキシジイミダゾール、アントラキノンアクリドン色素、多環式キノン、ナフタレンテトラカルボキシジイミダゾール、CN及びCF3置換ポリ(フェニレンビニレン)及びバックミンスターフラーレンが挙げられる。さらに、電子受容体材料には、電子輸送材料、例えば8−ヒドロキシキノリンの金属有機錯体;スチルベン誘導体;アントラセン誘導体;ペリレン誘導体;金属チオキシノイド化合物;オキサジアゾール誘導体及び金属キレート;ピリジン誘導体;ピリミジン誘導体;キノリン誘導体;キノキサリン誘導体;ジフェニルキノン誘導体;ニトロ置換フローリン誘導体;及びトリアジンも挙げられる。 Electron acceptor materials in OPV devices include, for example, perylenetetracarboxydiimide, perylenetetracarboxydiimidazole, anthraquinone acridone dye, polycyclic quinone, naphthalenetetracarboxydiimidazole, CN and CF 3 substituted poly (phenylene vinylene) and back Minster fullerene is mentioned. In addition, electron acceptor materials include electron transport materials such as metal organic complexes of 8-hydroxyquinoline; stilbene derivatives; anthracene derivatives; perylene derivatives; metal thioxinoid compounds; oxadiazole derivatives and metal chelates; pyridine derivatives; Also included are quinoline derivatives; quinoxaline derivatives; diphenylquinone derivatives; nitro-substituted florin derivatives; and triazines.
前述したように、可撓性基板14はリール−リール間加工と両立するので有利である。したがって、活性ポリマー層18及び20の成膜及びパターニングは、例えば普通の小面積インジケータ照明用OLEDや小形OPVデバイスの場合より困難になる。活性ポリマー層18及び20を構成する種々の層を設層し、これらの層をパターニングするために、多数の被覆工程を実施する。したがって、活性ポリマー層18及び20の成膜及びパターニングに関する説明は、通常、多数の繰り返し被覆工程に言及するが、これらについては図5に関連して、また具体的には実施例において説明する通りである。本発明の実施形態によれば、活性ポリマー層18及び20のそれぞれをウェブコーティング法、例えば康井精機のマイクログラビア法(登録商標)により配置する。本発明の他の実施形態によれば、活性ポリマー層18及び20のそれぞれを溶剤ワイピング(SAW)法を用いてパターニングする。成膜及びパターニング法について、図3及び図4を参照しながら説明する。
As described above, the
本発明の実施形態によれば、活性ポリマー層18及び20の成膜を任意適当なウェブコーティング法で行う。ウェブコーティング法は、通常、他の成膜法より材料の無駄が少なくなるので有利である。ウェブコーティング法はロール−ロール間製造システムとともに使用することができる。さらに、ウェブコーティング法は、大面積OLEDやOPVのような大面積デバイスの製造に簡単に使用することができる。 According to an embodiment of the present invention, the active polymer layers 18 and 20 are deposited by any suitable web coating method. The web coating method is generally advantageous because less material is wasted than other film forming methods. The web coating method can be used with a roll-to-roll manufacturing system. Furthermore, the web coating method can be easily used for the manufacture of large area devices such as large area OLEDs and OPVs.
活性ポリマー層18及び20を配置するウェブコーティング法の1例は、康井精機から入手できるシステムを用いるマイクログラビア塗工(登録商標)である。マイクログラビア塗工は、低粘度液体の薄い均一な層を塗工するように構成された特別な連続被覆プロセスである。マイクログラビア塗工システムの1例を図3に24で示す。パターン、セルもしくは溝が彫刻された小径の彫刻ロール(グラビアロール)26を用意する。グラビアロール26の表面には、有限な容積の内部収容能力を決める多数のセルが規則的な間隔で設けられている。セルの幾何形状、数、間隔、深さその他のパラメータを変えて、ある範囲の総容積を生成して塗工量(厚さ)制御を実現することができる。マイクログラビアロールは軸受けに装着され、塗液パン28に部分的に浸漬状態で回転する。塗液パン28には、ウェブ32に塗工すべき液体30が満たされている。本発明の実施形態によれば、液体30は活性ポリマー材料、例えばLEP又はPEDOT層を含有することができ、ウェブ32は可撓性基板材料とすることができる。さらに具体的には、ウェブ32は、第1電極16を形成するITOで被覆された可撓性基板14とすることができる。液体30は、ITO被覆可撓性基板14上に配置されて第1活性ポリマー層18(例えばPEDOT層とすることができる)を形成する材料を含有することができる。同様のプロセスを用いて第2活性ポリマー層20(例えばLEP層とすることができる)を第1活性ポリマー層18の上に配置することができる。
One example of a web coating method for placing the active polymer layers 18 and 20 is Microgravure Coating® using a system available from Yasui Seiki. Microgravure coating is a special continuous coating process that is configured to apply a thin, uniform layer of a low viscosity liquid. An example of a micro gravure coating system is shown by 24 in FIG. A small-diameter engraving roll (gravure roll) 26 engraved with patterns, cells or grooves is prepared. On the surface of the
製造中、グラビアロール26は液体30に浸漬され、一方ウェブ32はロール34及び36によりグラビアロール26の上を案内される。ローラ34及び36はロール30をグラビアロール26に上方接触関係で案内するように構成されている。ウェブ32が液体30で覆われたグラビアロール26に到達すると、グラビアロール26の表面のセル又は溝が充満される。グラビアロール26は回転すると、液体30を掻き揚げ、グラビアロール26がウェブ32との接触点に向かって回転するにつれて、可撓性鋼ブレード38により液体30が掻き取られる(予備計量される)。ブレード38により余分な液体をグラビアロール26の表面から掻き落とす。グラビアロール26は移動中のぴんと張ったリール−リール間表面(例えばITO層16が設層された基板14)に対して逆ワイプされ、グラビアロール26の彫刻表面に溜まっている液体の一部分を前記表面に転写する。マイクログラビア塗工は連続被覆法であるので、以下に説明するように、配置された層をその後パターニングすることができる。
During production, the
本発明の実施形態によれば、活性ポリマー層18及び20を配置するのに他のウェブコーティング法を用いてもよい。例えば、正転又は逆転ロールコーティング、直接正転グラビアコーティング、オフセットグラビア、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷を用いて活性ポリマー層18及び20のそれぞれを配置することができる。フレキソ印刷は、印刷すべき区域をロールに取り付けた可撓性プレート上の凸部とする方法である。彫刻ロールから凸部イメージにコーティングを転写した後、コーティングを表面に転写する。回転式スクリーン印刷はスクイーザを用いてコーティングを微細布メッシュの開口区域を通して基板に押し出す。インクジェット印刷では、まず、インクジェット装置のノズルに液滴を形成する。液滴を表面上に送り出し、液滴が表面にぶつかると、慣性力と表面張力により液滴を広げる。 According to embodiments of the present invention, other web coating methods may be used to place the active polymer layers 18 and 20. For example, each of the active polymer layers 18 and 20 can be disposed using forward or reverse roll coating, direct forward gravure coating, offset gravure, flexographic printing, screen printing, ink jet printing. Flexographic printing is a method in which an area to be printed is a protrusion on a flexible plate attached to a roll. After the coating is transferred from the engraving roll to the convex image, the coating is transferred to the surface. Rotary screen printing uses a squeezer to extrude the coating through the open area of the fine fabric mesh to the substrate. In inkjet printing, first, droplets are formed on the nozzles of an inkjet device. A droplet is sent out on the surface, and when the droplet hits the surface, the droplet is spread by inertia force and surface tension.
活性ポリマー層18又は20を配置した後、その層をパターニングして、図1に示すような配列体10の分離構造又はピクセルを形成することができる。本発明の実施形態によれば、溶剤ワイピング(SAW)法を実施して活性ポリマー層18及び20をパターニングすることができる。SAW法は、選択区域の材料除去を達成するために、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、トルエン、キシレン又はこれらの組合せの1種以上の溶剤で、材料の一部分、例えば活性ポリマー層18及び20の一部分を溶媒和する。次に、ワイピングヘッドにより活性ポリマー層18又は20の溶媒和部分の表面をワイプして、活性ポリマー層18及び/又は20の一部分を除去し、こうしてこれらの層をパターニングする。以下に説明するように、本発明の1実施形態では、活性ポリマー層18を配置し、パターニングした後、活性ポリマー層20を配置し、パターニングする。或いはまた、活性ポリマー層18及び20を配置し、その後同時にパターニングすることができる。ワイピングヘッドは通常、スポンジ、エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂、繊維マット、多孔質材料、ポリウレタンゴム、合成ゴム、天然ゴム、シリコーン、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、表面模様付き材料及びこれらの組合せの1種以上を含有する。さらに、ワイピングヘッドは、下側の層の所望のパターニングを達成する望ましいプロファイル(形状)を有することができる。
After the
本発明の実施形態では、溶媒和種を、1回のワイピング操作で、下側の層にダメージを与えることなく、1つの活性ポリマー層18又は20を除去するように選択する。この実施形態では、活性ポリマー層18を配置し、次いでパターニングすることができる。次に、活性ポリマー層20を配置し、次いでパターニングすることができる。各層のパターニングに用いる溶剤は、パターニングする層の材料に応じて異なる。例えば、2層構造におけるLEP層は、溶剤としてキシレンを用いて、その下側のPEDOT層にダメージを与えることなく、パターニングすることができる。
In an embodiment of the present invention, the solvating species is selected to remove one
別の実施形態では、溶媒和種を、1回のワイピング操作で、複数の活性ポリマー層18及び20を除去できるように選択する。即ち、活性ポリマー層18及び20両方を配置し、次いで活性ポリマー層18及び20両方を同時にパターニングすることができる。代表的な例では、活性ポリマー層18は、極性が高く、水のような水素結合溶剤のみに溶解する、PEDOTのような導電性ポリマー皮膜である。活性ポリマー層20は、非極性であり、トルエンやキシレンのような非極性溶剤のみに溶解するLEP材料を含有することができる。このような極端に異なる溶解度特性を有する複数のポリマー皮膜を1回のワイピング操作で除去するためには、それぞれのポリマーに適当な溶剤を第3の溶剤に分散して均質な溶液を形成する。第3の分散用溶剤は、多数の溶剤、例えばアルコール類(例えばイソプロパノール、エタノール、メタノールなど)、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトンなど)、酢酸エステル、エーテル類、塩化メチレン、又は中間の溶解度パラメータを有する任意の溶剤から選択する。この実施形態では、2つの活性ポリマー層18及び20を、水及びキシレンを含有する溶剤系で、1工程で除去することもできる。この特定の実施形態では、イソプロパノールを用いて水とキシレンの混合を容易にし、均質な溶液を生成する。
In another embodiment, the solvating species is selected such that multiple active polymer layers 18 and 20 can be removed in a single wiping operation. That is, both active polymer layers 18 and 20 can be placed and then both active polymer layers 18 and 20 can be patterned simultaneously. In a typical example, the
前述したように、有機電子デバイス12の配列体10(図1)を形成するために、種々の層を配置し、パターニングして適切な電気通路を確保する。1実施形態では、単一行内の隣接するデバイス12を直列に接続して耐短絡設計の構造を得る。図4に、電気的に直列接続された3つの有機電子デバイス12の設計例を示す。図4は、図1の断面線4−4に沿って見た3つのデバイス12の断面図である。当然ながら、図4に示す実施形態は例示に過ぎない。他の構成配置も使用できる。
As described above, various layers are placed and patterned to ensure proper electrical paths to form an array 10 (FIG. 1) of organic
具体的に、図4は、直列にカップリングした3つの有機電子デバイス12を示す。第1電極16を配置し、パターニングして、図4に示す分離構造を形成することができる。前述したように、また後述するように、活性ポリマー層18,20及び第2電極22など、上に重なる層のそれぞれを、図示の通りに、配置し、パターニングすることができる。図4の実施形態では、配列体の単一行内の隣接するデバイスの第1電極16への導電通路を確保するように、各第2電極22を配置し、パターニングする。単一行内の隣接するデバイスのそれぞれを直列に接続することにより、電気的短絡に強い構造(耐短絡構造)が得られる。
Specifically, FIG. 4 shows three organic
本発明の実施形態によれば、活性ポリマー層18及び20を配置するのにウェブコーティング法を採用し、活性ポリマー層18及び20をパターニングするのに溶剤ワイピング法(SAW)を採用することにより、有機電子デバイスの製造が簡単になる。本発明の実施形態にしたがって有機電子デバイスを製造する工程は、厳密には、製造する特定のデバイス、配列体の所望構造及び成膜する材料の種類に応じて、変動する。しかし、ここで開示した方法のそのような変動は当業者の予想の範囲内である。また、多数のベーキング及び処理工程を用いることができる。ベーキング及び処理工程は、成膜する材料、材料の厚さ、下側材料の種類、そして当業者に予想できるその他の設計上の変数に応じて、変動する。 According to embodiments of the present invention, by employing a web coating method to place the active polymer layers 18 and 20, and employing a solvent wiping method (SAW) to pattern the active polymer layers 18 and 20, Simplifies the manufacture of organic electronic devices. Strictly speaking, the process of manufacturing an organic electronic device according to an embodiment of the present invention varies depending on the particular device to be manufactured, the desired structure of the array, and the type of material to be deposited. However, such variations of the methods disclosed herein are within the expectation of those skilled in the art. Also, a number of baking and processing steps can be used. Baking and processing steps will vary depending on the material being deposited, the thickness of the material, the type of underlying material, and other design variables that can be anticipated by one skilled in the art.
ここで図5を参照すると、本発明の実施形態にしたがって有機電子デバイスの配列体を製造する簡単なプロセス40がフローチャートに描かれている。第1に、ブロック42に示すように、第1電極を形成する。第1電極は、ITO層を可撓性基板上に配置し、パターニングして多数の分離したITOパターンを形成したものとすることができる。次に、ブロック44に示すように、第1活性ポリマー層をITO層上に配置する。第1活性ポリマー層は,例えばマイクログラビア塗工(登録商標)のようなウェブコーティング法を用いて配置する。第1活性ポリマー層は、例えばPEDOT層とすることができる。次に,ブロック46に示すように、溶剤ワイピング法(SAW)によりPEDOT層をパターニングする。PEDOT層は,例えば図4に示したようにパターニングすればよい。製造する特定のデバイスに応じて、活性ポリマー層の成膜とパターニングを繰り返すことができる。1実施形態では、マイクログラビア塗工(登録商標)のようなウェブコーティング法を用いて、LEP層をPEDOT層上に配置する。次にLEP層をSAW法でパターニングして図4に示す構造を形成することができる。或いはまた、PEDOT層及びLEP層のそれぞれを配置した後、それぞれの層をパターニングしてもよい(ブロック44)。両層を配置した後、両層をSAW法で同時にパターニングしてもよい(ブロック46)。最後に、ブロック48に示すように、第2電極を配置し、パターニングすることができる。第2電極は例えばアルミニウムから構成することができる。
Referring now to FIG. 5, a
これ以上詳しく説明しなくても、当業者であれば、本明細書の説明にしたがって、本発明を十分に利用できるはずである。以下に製造プロセスについての実施例を挙げて、当業者が本発明を実施する上でのさらなる指針を提示する。実施例は本発明の実施に寄与する実験の代表例に過ぎない。したがって、これらの実施例は、いかなる意味でも、特許請求の範囲に規定された本発明を限定するものではない。 A person skilled in the art should be able to fully utilize the present invention according to the description of the present specification without further explanation. The following are examples of manufacturing processes and further guidance for those skilled in the art to practice the present invention. The examples are only representative examples of experiments that contribute to the practice of the present invention. Accordingly, these examples do not in any way limit the invention defined in the claims.
ここに記載する実施例では、名目シート抵抗約40Ω/□を有する可撓性ITO被覆PET(幅4インチのウェブ)のロールを用意した。まずITO被覆PETの小片(4x6μm)を切り出し、予備クリーニングした。被覆に先立って、小片をUV/オゾンで10分間処理し、表面濡れ性を向上させた。本実施例で採用したウェブコーティング法は前述したとおりのマイクログラビア塗工法(登録商標)である。つまり、クリーニング後に、マイクログラビア塗工装置にてクリーンなITO被覆PETをウェブにステッチングした。基板前処理モジュールを製造ラインに併合した場合には、切断及びステッチングを簡単にできる。即ち、ITO被覆可撓性基板それ自身をウェブとすることができ、そうすればマイクログラビア塗工装置に直接供給できる。 In the examples described herein, a roll of flexible ITO coated PET (4 inch wide web) having a nominal sheet resistance of about 40 ohms / square was prepared. First, a small piece (4 × 6 μm) of ITO-coated PET was cut out and preliminarily cleaned. Prior to coating, the pieces were treated with UV / ozone for 10 minutes to improve surface wettability. The web coating method employed in this example is the microgravure coating method (registered trademark) as described above. That is, after cleaning, clean ITO-coated PET was stitched on the web with a microgravure coating apparatus. When the substrate pretreatment module is merged with the production line, cutting and stitching can be simplified. That is, the ITO-coated flexible substrate itself can be used as a web, and can be directly supplied to the microgravure coating apparatus.
次に、マイクログラビア塗工により正孔輸送層(0.75%PEDOT溶液、Baytron社製)をITO基板に塗工した。PEDOT溶液は固形分濃度0.75重量%を有し、約20%のイソプロパノールを含有した。溶液を0.45μmフィルターで予備濾過し、減圧下で5分間脱ガスした。次に溶液をマイクログラビア塗工装置の塗液パンに移した。グラビアロールは三重螺旋の彫刻を含み、ウェブ移動とは逆方向に回転させた。その結果、PEDOTなどのフィルムを剪断力によりITO/PET基板に適用することができる。当然ながら、いくつかの要因がフィルム厚さや均一性に影響する。例えば、ウェブとグラビアロールの速度比、被覆溶液の濃度、三重螺旋彫刻のセル容量、ウェブ張力、ドクターブレード圧力、並びにウェブ−彫刻ロール間距離のすべてがフィルム厚さや均一性に影響する。本実施例では、0.75%PEDOT溶液を使用し、ウェブを約1〜2m/分で送り、この際彫刻ロールとウェブ間の速度比を約1〜約1.5の範囲に保った。PEDOTフィルムをITO被覆ウェブ上に成膜した後、被覆PEDOTフィルムを約30℃の乾燥室内で乾燥した。当然ながら、温度を高くして、乾燥プロセスを加速することができる。次にPEDOTで被覆されたステッチITOをウェブから取り外し、オフラインで110℃のオーブンで10分間ベークした。乾燥PEDOTフィルムの最終厚さは約80nmで、厚さのばらつきは10nm未満であった。 Next, a hole transport layer (0.75% PEDOT solution, manufactured by Baytron) was applied to the ITO substrate by microgravure coating. The PEDOT solution had a solids concentration of 0.75% by weight and contained approximately 20% isopropanol. The solution was pre-filtered through a 0.45 μm filter and degassed for 5 minutes under reduced pressure. Next, the solution was transferred to a coating liquid pan of a micro gravure coating apparatus. The gravure roll included a triple helix sculpture and was rotated in the opposite direction to the web movement. As a result, a film such as PEDOT can be applied to the ITO / PET substrate by shearing force. Of course, several factors affect film thickness and uniformity. For example, web to gravure roll speed ratio, coating solution concentration, triple helix engraving cell volume, web tension, doctor blade pressure, and web-engraving roll distance all affect film thickness and uniformity. In this example, a 0.75% PEDOT solution was used and the web was fed at about 1-2 m / min, maintaining a speed ratio between the engraving roll and the web in the range of about 1 to about 1.5. After the PEDOT film was deposited on the ITO coated web, the coated PEDOT film was dried in a drying chamber at about 30 ° C. Of course, the temperature can be increased to accelerate the drying process. The stitch ITO coated with PEDOT was then removed from the web and baked off-line in a 110 ° C. oven for 10 minutes. The final thickness of the dried PEDOT film was about 80 nm and the thickness variation was less than 10 nm.
ベーキング後、ベーク済みPEDOT被覆フィルムを再びウェブ上にステッチングした。グラビアロール及び液体コンテナ両方をクリーニングし、発光ポリマー溶液と交換した。本実施例では、ポリフルオレンADS329BE(American Dye Source社製)を使用した。PEDOT皮膜に関して上述したのと同じコーティング法を、発光ポリマー皮膜の成膜にも繰り返した。1%LEP溶液をウェブ速度1m/分にて適用し、厚さ約100nmの均一なフィルムを得た。目に見える欠陥や厚さばらつきはなかった。 After baking, the baked PEDOT coated film was stitched again on the web. Both the gravure roll and the liquid container were cleaned and replaced with a light emitting polymer solution. In this example, polyfluorene ADS329BE (manufactured by American Dye Source) was used. The same coating method described above for the PEDOT film was repeated for the formation of the light emitting polymer film. A 1% LEP solution was applied at a web speed of 1 m / min to obtain a uniform film about 100 nm thick. There were no visible defects or thickness variations.
均一なPEDOT層及びLEP層を成膜した後、被覆サンプルを次に溶剤ワイピング(SAW)モジュールに移動し、そこで微細な模様付き表面を有する順応性ヘッドにて、皮膜を選択的に溶媒和処理、除去した。本実施例では、デバイスを図4に関連して説明した耐短絡設計に準じてパターニングした。本実施例では、前述したように、PEDOT層及びLEP層両方を配置し、次いでこれらの層を一緒にパターニングした。或いはまた、各層を、その層の成膜後かつ次の層の成膜前に、パターニングすることができる。PEDOT層及びLEP層をパターニングし終わったら、次にデバイスをウェブから取り外し、110℃で10分間ベークした。次に普通のカソード成膜・封止法使用して、第2電極を成膜した。 After depositing uniform PEDOT and LEP layers, the coated sample is then transferred to a solvent wiping (SAW) module where the coating is selectively solvated with a compliant head having a fine textured surface. Removed. In this example, the device was patterned according to the short-circuit resistant design described with reference to FIG. In this example, as described above, both the PEDOT layer and the LEP layer were placed and then these layers were patterned together. Alternatively, each layer can be patterned after deposition of that layer and before deposition of the next layer. Once the PEDOT and LEP layers were patterned, the device was then removed from the web and baked at 110 ° C. for 10 minutes. Next, the second electrode was formed using a normal cathode film formation / sealing method.
上述したように、大面積の有機電子デバイスを製造する方法が提供される。ロール−ロール間加工による製造を実現するウェブコーティング法、例えばマイクログラビア塗工法を用いて、活性ポリマー層、例えばPEDOT層及びLEP層を配置するのが有利である。さらに、活性ポリマー層を溶剤ワイピング法によってパターニングすることができる。ウェブコーティングは、約10%未満の厚さばらつきにて約0.01μm〜1μmの範囲内の厚さの活性ポリマー層を実現する。SAW法は、約10μm〜約10,000μmの範囲内の形状寸法の溶剤ワイピングパターンを実現する。 As described above, a method of manufacturing a large area organic electronic device is provided. It is advantageous to arrange the active polymer layers, such as the PEDOT layer and the LEP layer, using a web coating method, such as a microgravure coating method, which realizes production by roll-to-roll processing. Furthermore, the active polymer layer can be patterned by a solvent wiping method. The web coating provides an active polymer layer with a thickness in the range of about 0.01 μm to 1 μm with a thickness variation of less than about 10%. The SAW method achieves a solvent wiping pattern having a geometry in the range of about 10 μm to about 10,000 μm.
本発明には様々な変更や、別の形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態を図面に例示として示し、本明細書で詳細に説明した。しかし、本発明は特定の形態に限定されるものではない。本発明は、すべての変更例、均等物及び代替物を、特許請求の範囲に規定された通りの本発明の範囲内に入るものとして包含する。 While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof have been shown by way of example in the drawings and have been described in detail herein. However, the present invention is not limited to a specific form. The present invention includes all modifications, equivalents, and alternatives as falling within the scope of the invention as defined in the claims.
10 配列体
12 有機電子デバイス
14 基板
16 第1電極
18,20 活性ポリマー層
22 第2電極
24 マイクログラビア塗工システム
26 グラビアロール
28 塗液パン
30 塗液
32 ウェブ
34,36 ロール
38 ドクターブレード
DESCRIPTION OF
Claims (28)
ウェブコーティング法で第2活性ポリマー層を第1活性ポリマー層上に配置し、
溶剤ワイピングによって第1及び第2活性ポリマー層の少なくとも1つをパターニングする
工程を含む、有機電子デバイスの製造方法。 A first active polymer layer is disposed on the first electrode by a web coating method;
Disposing the second active polymer layer on the first active polymer layer by a web coating method;
A method of manufacturing an organic electronic device, comprising patterning at least one of the first and second active polymer layers by solvent wiping.
導電層をパターニングして複数の電気的に分離された導電領域を形成し、
ウェブコーティング法によって第1活性ポリマー層を導電層上に、導電層全体を第1活性ポリマー層で覆うように配置し、
第1活性ポリマー層をパターニングして複数の分離された第1活性ポリマー領域を形成し、この際、複数の分離された第1活性ポリマー領域のそれぞれが複数の電気的に分離された導電領域の対応する1つの少なくとも一部分を覆うようにパターニングし、またパターニングを溶剤ワイピングによって行う、
工程を含む、有機電子デバイスの大面積配列体の製造方法。 Placing a conductive layer on a flexible substrate;
Patterning the conductive layer to form a plurality of electrically isolated conductive regions;
The first active polymer layer is disposed on the conductive layer by the web coating method so that the entire conductive layer is covered with the first active polymer layer,
The first active polymer layer is patterned to form a plurality of separated first active polymer regions, each of the plurality of separated first active polymer regions being a plurality of electrically isolated conductive regions. Patterning over at least a portion of the corresponding one and patterning by solvent wiping;
The manufacturing method of the large area array of an organic electronic device including a process.
第2活性ポリマー層をパターニングして複数の分離された第2活性ポリマー領域を形成し、この際、複数の分離された第2活性ポリマー領域のそれぞれが複数の分離された第1活性ポリマー領域の対応する1つの少なくとも一部分を覆うようにパターニングし、またパターニングを溶剤ワイピングによって行う
工程を含む、請求項11記載の有機電子デバイスの大面積配列体の製造方法。 Further, the second active polymer layer is disposed on the first active polymer layer by the web coating method so as to cover the entire first active polymer layer with the second active polymer layer,
The second active polymer layer is patterned to form a plurality of separated second active polymer regions, wherein each of the plurality of separated second active polymer regions is a plurality of separated first active polymer regions. The method for producing a large-area array of organic electronic devices according to claim 11, comprising the steps of patterning so as to cover at least a part of the corresponding one, and performing patterning by solvent wiping.
溶剤ワイピングによって正孔輸送層をパターニングし、
ウェブコーティング法で発光ポリマー層を正孔輸送層上に配置し、
溶剤ワイピングによって発光ポリマー層をパターニングする、
工程を含む、有機発光ダイオードシステムの製造方法。 A hole transport layer is disposed on a flexible substrate on which a plurality of first electrodes are patterned by a web coating method,
Pattern the hole transport layer by solvent wiping,
The light emitting polymer layer is disposed on the hole transport layer by a web coating method,
Patterning the light-emitting polymer layer by solvent wiping;
A method of manufacturing an organic light-emitting diode system, including a process.
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